-
Die
Erfindung betrifft eine Luftverteiler- und/oder Luftmischvorrichtung,
insbesondere für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus
der
DE 103 22 457
A1 ist eine Luftmischvorrichtung bekannt, bei der im Luftführungsgehäuse zwei
Luft-Einlässe und ein Luft-Auslass vorgesehen sind, wobei
die beiden Luft-Einlässe durch eine Klappe mit durchgehender
Klappenfläche derart verschließbar sind, dass
entweder ein Einlass ganz verschlossen und der zweite Einlass ganz
freigegeben ist, oder dass beide Einlässe nur teilweise
verschlossen bzw. freigegeben sind. Hierbei sind die Luft-Einlässe
vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Die
einstückig ausgebildete Klappe wird mittels zwei übereinander
angeordnete Kurvenbahnen und zwei an der Klappe angebrachte, miteinander
fluchtende Zapfen geführt, wobei die Stellbewegungen über
Stellhebel an die Klappe übertragen werden. Neben besagter,
durchgehender Klappenfläche können auch Luftleitelemente
an der Klappenfläche und/oder den Stellhebeln vorgesehen sein,
welche die Luftmischung beeinflussen. Bei Umkehr der Strömungsrichtung
der Luft ist eine entsprechende Vorrichtung auch als eine Luftverteilervorrichtung
verwendbar.
-
Zur
bedarfsgerechten Umschaltung von Frischluft auf Umluft ist aus der
DE 198 05 883 C2 eine
Umluftklappe bekannt, bei welcher die Umluftklappe eine in der Klappenfläche
derselben ausgebildete, mittels einer verschwenkbaren Nebenklappe ausgebildete
Durchtrittsöffnung aufweist. Die Schwenkachsen der beiden
Klappen verlaufen hierbei parallel und beabstandet voneinander,
wobei die Schwenkachse der Nebenklappe auf einer Kreisbahn um die
Schwenkachse der (Haupt-)Klappe liegt.
-
Eine
vergleichbare Integration von einer Nebenklappe in eine Hauptklappe
ist beispielsweise bei Trommelklappen bekannt, welche ebenfalls
der Regelung der Frisch- und Umluftzufuhr dienen.
-
Aus
der
DE 196 03 944
C1 ist ferner eine Heizungs- oder Klimaanlage für
Fahrzeuginnenräume mit einem Warm- und Kaltluftkanal bekannt,
die in eine Mischkammer münden, und mit zwei getrennt ausgebildeten,
die Mündungsquerschnitte steuernden Luftklappen. Zur Sicherstellung
einer ausreichend guten Temperierung und Vermischung der aus der
Mischkammer austretenden Mischluft bei extrem unterschiedlichen
Mündungsquerschnitten von Warm- und Kaltluftkanal ist in
der Kaltluftklappe ein Tor zum Kaltluftdurchtritt ausgebildet und
an der Kaltluftklappe ein Torflügel zum Steuern der zum
Kaltluftdurchtritt freigegebenen Toröffnung schwenkbar
gehalten, d. h. es ist in der Kaltluftklappe eine Öffnung vorgesehen,
welche durch eine Nebenklappe geregelt wird. Die Warmluftklappe
ist hierbei auf herkömmliche Weise ausgebildet.
-
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Mischvorrichtung zur
Verfügung zu stellen.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Mischvorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
-
Erfindungsgemäß ist
eine Luftverteiler- und/oder Luftmischvorrichtung mit einem Luftführungsgehäuse
und einer im Luftführungsgehäuse angeordneten,
verstellbaren Klappe vorgesehen, welche Zapfen aufweist, die in
mindestens einer Kurvenbahn geführt sind, wobei die Klappe
in ihrer Haupt-Klappenfläche integriert mindestens eine Öffnung
aufweist, welche mittels einer an der Haupt-Klappenfläche
angebrachten und gegenüber derselben verschwenkbaren Nebenklappe
regelbar verschließ- und öffenbar ist. Der Nachteil
von Schiebeklappen, dass sie in Zwischenstellungen große Bereiche
abdecken, wird dadurch beseitigt, dass in den entsprechenden Zwischenstellungen Öffnungen, die
in der Hauptklappenfläche vorgesehen sind, von Nebenklappen
freigegeben werden, so dass nicht nur seitlich an der Klappe vorbei,
sondern auch durch die Öffnungen hindurch Luft strömen
kann. Das Strömungsverhalten der Klappe kann dadurch bedarfsgereicht
angepasst und optimiert werden. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen,
schiebetürartigen Klappe bringt somit neben den bekannten,
akustischen Vorteilen auch Vorteile in Bezug auf den Strömungsverlauf
der Luft. Hierbei kann die Klappe kompakt ausgebildet sein, so dass
sie insbesondere bei den begrenzten Bauräumen von Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
verwendet werden kann. Hierbei ist sowohl eine Verwendung als Mischklappe
(sowohl als Mischklappe für warme und kalte Luft in einer
Klimaanlage, als auch als Frischluft-Umluft-Mischklappe), als auch
als Verteilerklappe (sowohl nach dem Mischraum einer Klimaanlage
zur Luftverteilung auf verschiedene Luftkanäle, als auch
in einem Ausblasgrill eines Luftausströmers am Ende eines
Luftkanals) möglich. Das Vorsehen von Kurvenbahnen für die
Regelung der Nebenklappen in Abhängigkeit der Stellung
der Hauptklappe vereinfacht die Kinematik. Zusätzliche
Klappen können gegebenenfalls entfallen.
-
Besonders
bevorzugt sind zwei bis vier, insbesondere bevorzugt zwei oder drei,
Nebenklappen vorgesehen.
-
Die
Nebenklappe weist bevorzugt mindestens einen Zapfen auf, welcher
in einer Kurvenbahn geführt ist. Hierbei kann – sofern
mehrere Nebenklappen vorgesehen sind – für jede
der Nebenklappen eine eigene Kurvenbahn zur Regelung derselben vorgesehen
sein. Bei entsprechender Auslegung ist auch eine gemeinsame Kurvenbahn
für zwei oder mehr Nebenklappen möglich.
-
Die
Schwenkachsen der Nebenklappen verlaufen besonders bevorzugt parallel
zueinander. Ist eine entsprechende Kinematik für die Nebenklappen vorgesehen,
so können die Schwenkachsen auch schräg zueinander
verlaufen.
-
Bevorzugt,
insbesondere im Falle einer Verwendung einer erfindungsgemäßen
Klappe als Mischklappe, ist die Klappe bogenförmig gekrümmt ausgebildet,
wobei vorzugsweise die Nebenklappe in Richtung Krümmungsmittelpunkt öffnet.
-
Die
Nebenklappe ist vorzugsweise mittels an einer Kante verlaufender
Scharniere, insbesondere mittels Filmscharniere, an der Klappe verschwenkbar angebracht.
Eine derartige Ausgestaltung ist sehr einfach aufgebaut und herstellbar.
Ferner kann eine derartige Klappe geräuscharm betätigt
werden. Klappergeräusche können in fast allen
Stellungen sicher ausgeschlossen werden.
-
Die
Nebenklappe kann alternativ auch schmetterlingsklappenartig an der
Klappe verschwenkbar angebracht sein. Für eine Betätigung
einer derartigen Klappe sind nur relativ geringe Stellkräfte
erforderlich, insbesondere wenn ein großer Luftmassestrom
durch die Klappe geregelt wird.
-
Bevorzugt
sind mindestens zwei Nebenklappen vorgesehen, welche mittels Zapfen
betätigbar sind, die in einer gemeinsamen Kurvenbahn verlaufend
angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann
vorteilhaft, wenn die Hauptklappe in einer geraden Kurvenbahn verschiebbar ist.
-
Besonders
bevorzugt ist die Klappe gekrümmt ausgebildet, wobei der
Krümmungsmittelpunkt der Klappe auf der Seite der Klappenfläche liegt,
die von der Seite, auf welcher eine Welle zur Betätigung
der Klappe angeordnet ist, abgewandt ist.
-
Eine
Dichtkante sorgt insbesondere bei Luftmischvorrichtungen für
eine Trennung von kalter und warmer Luft. Die Dichtkante kann beispielsweise durch
einen angespritzten Elastomerrand oder durch einen angeklebten Rand
aus einem Schaum gebildet sein.
-
An
der Hauptklappe und/oder den Nebenklappen können Luftleitelemente
ausgebildet sein, welche beispielsweise die Mischung der Luft verbessern.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele
mit Varianten unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
-
1 einen
Schnitt durch eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einer erfindungsgemäßen Luftmischvorrichtung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
-
2 einen 1 entsprechenden
Schnitt mit Darstellung einer anderen Mischstellung,
-
3 eine
perspektivische, aufgerissene Darstellung der Klimaanlage mit Luftmischvorrichtung
von 1,
-
4 eine 3 entsprechende
Darstellung mit der Luftmischvorrichtung in einer anderen Betriebsstellung,
-
5 eine 3 entsprechende
Darstellung mit der Luftmischvorrichtung in einer anderen Betriebsstellung,
-
6 eine 1 entsprechende
Darstellung mit einer ersten Betätigungsart,
-
7 eine 1 entsprechende
Darstellung mit einer zweiten Betätigungsart,
-
8 eine
perspektivische Detailansicht der eingebauten Klappe von 1,
-
9 eine
perspektivische Ansicht der Klappe von 8,
-
10 eine
andere perspektivische Ansicht der Klappe von 8,
-
11 eine
perspektivische Detailansicht einer eingebauten Klappe gemäß einer
Variante,
-
12 eine
perspektivische Ansicht der Klappe von 11,
-
13 eine 12 entsprechende
Ansicht der Klappe mit geänderter Nebenklappenstellung,
-
14 eine
perspektivische, aufgerissene Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit
einer erfindungsgemäßen Luftverteilervorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
-
15 eine
beispielhafte Darstellung einer Klappe mit zwei Nebenklappen, wie
sie beispielsweise als Luftverteilervorrichtung für eine
Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet werden kann, und
-
16 eine
beispielhafte Darstellung einer Klappe mit drei Nebenklappen, wie
sie beispielsweise als Luftverteilervorrichtung für eine
Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet werden kann.
-
Eine
Kraftfahrzeug-Klimaanlage 1 mit einem in einem Luftführungsgehäuse 2 angeordneten
Verdampfer 3 und Heizer 4 weist zur Luftverteilung
der vom Verdampfer 3 kommenden Luft auf den Heizer 4 und
dem hierzu parallel verlaufenden Kaltluft-Bypass 5 eine
Luftmischvorrichtung, gebildet durch eine Mischklappe 6 auf,
die nachfolgend näher erläutert wird. Auf die
Mischklappe 6 wird im Folgenden auch als Luftmischvorrichtung
Bezug genommen. Um ein Rückströmen von Kaltluft
zum Heizer 4 zu verhindern, ist hinter dem Heizer 4 eine
weitere Klappe 7 angeordnet. Die Luftverteilung auf die
einzelnen Luftkanäle, nämlich den Defrostkanal
D, den Belüftungskanal B und den Fußraumkanal
F, zum Fahrzeuginnenraum erfolgt gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel mittels einer Mehrzahl von herkömmlichen Schmetterlingsklappen 8.
Bei entsprechender, geeigneter Anordnung der einzelnen Luftaustrittsöffnungen
zu den Luftkanälen ist prinzipiell jedoch auch die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Luftverteilervorrichtung
möglich.
-
Die
Luftmischvorrichtung weist eine Hauptklappe 6' und zwei
in die Hauptklappe 6' integrierte Nebenklappen 6'' und 6''' auf,
welche in der Hauptklappenfläche ausgebildete, vorliegend
langgestreckt rechteckförmige Öffnungen regelbar
verschließen. Wie aus den 8 bis 10 ersichtlich, sind
an der Hauptklappe 6' oben und unten jeweils zwei nach
oben bzw. unten überstehende Zapfen 6a ausgebildet,
welche der Führung der Hauptklappe 6' in im Luftführungsgehäuse 2 ausgebildeten
Kurvenbahnen 8a dienen. Ferner ist oben und unten jeweils ein
Betätigungszapfen 6b ausgebildet. Jeder der Betätigungszapfen 6b ist
in einem Langloch 9 eines Hebelarms 10 verschiebbar
aufgenommen. Der Hebelarm 10 ist mit seinem, dem Langloch 9 gegenüberliegenden
Ende an einer Welle 11 angebracht, welche mit einer Betätigungseinrichtung
(nicht näher dargestellt) verbunden ist. Als Betätigungseinrichtung
ist vorliegend ein elektrisch betätigter Stellmotor vorgesehen.
Die Welle 11 ist vorliegend luftanströmseitig des
Verdampfers 3 verlaufend angeordnet.
-
Zur
Versteifung der Hauptklappe 6' sind senkrecht zur Schwenkachse
verlaufende Rippen an der Innenfläche vorgesehen, die von
den Öffnungen der Nebenklappen 6'' und 6''' unterbrochen
sind. Hierbei ist ausreichend Freiraum für die Schwenkbewegung
der Nebenklappen 6'' und 6''' vorgesehen, so dass
die Rippen die Nebenklappen nicht behindern.
-
Jede
der Nebenklappen 6'' und 6''' ist mit einer Längskante
an der Hauptklappe 6' verschwenkbar angebracht, vorliegend
mittels eines sogenannten Filmscharniers. Am dem, dem Filmscharnier
gegenüberliegenden Ende sind oben und unten jeweils nach
oben bzw. unten überstehende Zapfen 6c bzw. 6d ausgebildet,
welche in weiteren Kurvenbahnen 8c bzw. 8d geführt
werden und – entsprechend dem Verlauf der Kurvenbahnen
und der Position der Hauptklappe 6', die ihrerseits durch
die Kurvenbahn 8a geführt wird, – die
Nebenklappen 6'' und 6''' gegenüber der
Hauptklappe 6' entsprechend verschwenken und somit die
beiden rechteckförmigen Öffnungen in der Fläche
der Hauptklappe 6' öffnen oder schließen.
-
Gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel ist die Klappenfläche
der Hauptklappe 6' bogenförmig gekrümmt
ausgebildet. Die erste Nebenklappe 6'' ist nach innen öffnend
am benachbart dem Heizer 4 angeordneten Ende der Mischklappe 6 angeordnet. Hierbei
ist die Schwenkachse der ersten Nebenklappe 6'' relativ
nahe dem äußeren Ende der Hauptklappe 6'.
Die Schwenkachse der zweiten Nebenklappe 6''' ist etwa
mittig bezüglich der Hauptklappe 6' angeordnet,
wobei auch diese Nebenklappe 6''' nach innen öffnet
und vorliegend dieselbe Öffnungsrichtung hat (siehe 10).
Beide Nebenklappen 6'' und 6''' weisen vorliegend
einander entsprechende Abmessungen auf.
-
Die
Abdichtung der Hauptklappe 6' gegenüber den Anlageflächen
am Luftführungsgehäuse 2 wie auch der
Nebenklappen 6'' und 6''' gegenüber den
Anlageflächen an der Hauptklappe 6' erfolgt vorliegend
mittels angespritzter Weichkomponenten. Alternativ kann die Abdichtung
auch mittels aufgeklebter Elemente, beispielsweise aus einem geschäumten
Material, erfolgen.
-
Die
Mischklappe 6 wird vorliegend derart geregelt, dass in
den beiden Endstellungen jeweils die Nebenklappen 6'' und 6''' ganz
geschlossen sind, d. h. der gesamte Luftstrom wird entweder durch
den Heizer 4 geleitet, wie in 1 dargestellt,
oder durch den Bypass 5 geleitet, wie in 2 dargestellt.
Dadurch, dass sich die Nebenklappen 6'' und 6''' in
Zwischenstellungen öffnen (siehe 5), wird
eine breitere und damit gleichmäßigere Luftverteilung
auf den Heizer 4 ermöglicht, so dass die den Heizer 4 durchströmende
Luft gleichmäßiger und somit auch in Bezug auf
den Wirkungsgrad besser erwärmt werden kann.
-
Gemäß einer
Variante des ersten Ausführungsbeispiels sind die Nebenklappen
an der Hauptklappe mittels herkömmlicher Scharniere montiert. Hierbei
kann – bei entsprechender Ausgestaltung – auch
ein Anspritzen der Kunststoffkomponenten an den Scharnieren erfolgen.
-
Die
Stellbewegungen der Mischklappe 6 werden vorliegend über
die Welle 11 und die oben und unten an der Welle 11 ausgebildeten
Hebelarme 10 an die Hauptklappe 6' über
die Betätigungszapfen 6b übertragen.
Hierfür ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der zuvor genannte, elektrisch betätigbare Stellmotor vorgesehen.
Gemäß einer Alternative kann auch eine direkte
Kraftübertragung mittels Bowdenzügen o. ä.
von der Bedienkonsole vorgesehen sein. Ein Beispiel einer zweiten
Betätigungsart, bei dem die Stellbewegungen von Federkraft
unterstützt werden, ist in 7 dargestellt.
Hierbei greifen eine Zugfeder und ein Seilzug, der Teil eines Bowdenzugs
ist, von der der Feder entgegen gesetzten Seite am Betätigungszapfen
an. Beliebige andere Betätigungen sind möglich,
beispielsweise mittels eines Riemengetriebes oder einer Flexwelle.
-
Durch
eine Richtungsumkehr, d. h. einer umgekehrten Luftströmungsrichtung,
kann aus der zuvor beschriebenen Mischvorrichtung eine Verteilervorrichtung
werden. Eine Luftverteilervorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel ist in 14 schematisiert
dargestellt, wobei eine erfindungsgemäße Verteilerklappe 106 zur
Luftverteilung von temperierter Luft auf drei parallel zueinander
verlaufende, durch Trennwände voneinander getrennte Luftkanäle
verwendet wird, vorliegend einen Defrostkanal D, einen Belüftungskanal
B und einen Fußraumkanal F. Auf Grund der im Prinzip vergleichbaren
Funktion werden im Folgenden gleichwirkende Elemente mit um 100 höheren
Bezugszeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
-
Die
Verteilerklappe 106 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
weist eine im Wesentlichen eben ausgebildete Hauptklappe 106' mit
zwei endseitig in Luftströmungsrichtung abgewinkelten Anschlägen
auf, die sich über eine Breite von etwas mehr als zwei
der Luftkanäle erstreckt, d. h. zumindest einer der außen
angeordneten Luftkanäle ist stets teilweise offen, so dass
eine Zwangsbelüftung des Fahrzeuginnenraums vorgesehen
ist.
-
Die
Hauptklappe 106' wird von je zwei oben und unten angeordneten
Zapfen 106a geführt, die in einer gerade ausgebildeten
Kurvenbahn 108a positioniert sind. Die Betätigung
der Verteilerklappe 106 erfolgt vorliegend mittels eines
Seilzugs in Verbindung mit einem Stellmotor (nicht dargestellt).
-
Die
Hauptklappe 106' weist zwei jeweils benachbart zu ihren
Endseiten angeordnete Nebenklappen 106'' und 106''' auf,
die gegenüber der Hauptklappe 106' um Schwenkachsen
verschwenkbar sind. Die Nebenklappen 106'' und 106''' sind
vorliegend schmetterlingsklappenartig ausgebildet, d. h. die Schwenkachsen
verlaufen durch die Nebenklappenflächen und nicht entlang
deren Kanten, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. An den
Nebenklappen 106'' und 106''' sind oben und unten
jeweils Zapfen 106c und 106d ausgebildet, die
oben und unten jeweils in einer gemeinsamen Kurvenbahn 108c geführt
sind.
-
Wird
die Hauptklappe 106' verschoben, so öffnen bzw.
schließen sich die Nebenklappen 106'', 106''' entsprechend
dem Verlauf der Kurvenbahn 108c, so dass theoretisch beliebige
Luftverteilungen auf die drei Luftkanäle D, B und F möglich
sind.
-
In
den 15 und 16 sind
Beispiele weiterer Klappenformen dargestellt, wobei in 15 eine
Hauptklappe mit zwei nebeneinander angeordneten Nebenklappen unterschiedlicher
Gestalt und in 16 eine Hauptklappe mit drei
Nebenklappen dargestellt ist. Die Nebenklappen sind hierbei schmetterlingsklappenartig
in der Hauptklappe angeordnet. Natürlich sind auch unterschiedliche
Anordnungen von Nebenklappen in einer Hauptklappe möglich,
d. h. eine zentrale Schwenkachse der einen Nebenklappe kann beispielsweise
mit einer seitlichen Schwenkachse einer anderen Nebenklappe kombiniert
sein.
-
Die
Zahl der Nebenklappen ist nicht beschränkt, jedoch wird
die Zahl der Nebenklappen bauraumbedingt im Bereich von eins bis
vier liegen.
-
Die
Hauptklappe kann – sowohl im Falle einer Verwendung als
Mischklappe als auch als Verteilerklappe – gekrümmt,
gerade oder abgewinkelt ausgebildet sein. Auch eine Kombination
unterschiedlich ausgebildeter Teilbereiche der Hauptklappe ist möglich.
-
Bevorzugt öffnen
alle Nebenklappen nach einer Seite, jedoch ist auch eine andere
Ausgestaltung möglich, so dass beispielsweise eine erste
Nebenklappe entgegen und eine zweite Nebenklappe in Luftströmungsrichtung öffnet.
-
Die
Kurvenbahnen sind gemäß den vorliegend beschriebenen
Ausführungsbeispielen im Luftführungsgehäuse
ausgebildet. Alternativ können dieselben auch in einem
getrennten Bauteil ausgebildet sein, das am Luftführungsgehäuse
angebracht ist, oder die gesamte Anordnung von Klappen und Kurvenbahnen
kann durch eine vormontierte Einheit gebildet sein, welche in das
Luftführungsgehäuse eingesetzt wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10322457
A1 [0002]
- - DE 19805883 C2 [0003]
- - DE 19603944 C1 [0005]